EtherCAT是如何工作的

来源https://blog.csdn.net/u014311679/article/details/90713554
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这次讨论一下ETHERCAT是如何工作的：

应用层-数据链路层-物理层
物理层：
RJ45标准连接器；TX to FX转换器；LVDS：低电压差分信号；接收标准以太网帧结构
应用层：
通过过程数据接口（PDI：SEMC）可以连接MCU或者I/O，在这个基础上还可以绑定或链接独立硬件或软件进行扩展
数据链路层：
EEPROM-由master通过网线烧写的ESI文件，用来配置ESC的时序引脚/中断/PDI接口模式的定义
下面有几个比较重要的模块需要重点介绍一下：
ESI(Ethercat slave information)

ESI（.xml文件）：每个EtherCAT设备都必须随货给用户一个ESI文件，一般是.xml格式
Master和slave各有一份，它包含厂商信息，序列号，过程数据接口工作方式及过程数据结构，与UC的接口模式配置，对象字典配置等信息的文件，slave的ESI文件是由Master通过TwinCAT由网线烧写的
FMMU(现场总线内存管理单元)

将逻辑地址转换为物理地址，FMMU允许由逻辑地址找到位于多个从站设备内的数据段，一个报文地址数据位于几个任意分布的从站内.
通过对他的配置让slave内的实际位址映射到ECAT提供得逻辑位址，配置好FMMU reg后，主机会把资料放到设定的逻辑位址上，当一帧经过从站时，FMMU将数据映射到对应的实际位址上；当从站要传回数据到master时，把实际位址通过FMMU映射到帧的逻辑位址上传回主机。
SyncManager(同步管理器)
SyncManager防止同时访问DPRAM部分(数据一致性)
邮箱类型（邮箱类型数据）使用握手机制交互的单缓冲区的模式。由SM通道0和通道1进行收发，写方必须先写，读方才能读，读端必须先读，写端才能再写

缓冲类型（过程数据）数据对于双向都可用，由SM通道2和3进行收发，3个BUFFER保证了数据的一致性，并保证在任何时候都可以访问最新的数据，总有一个空的缓冲区可读，总有一个一致性的缓冲区可写

结构框架及数据流向总览

通过上图可以看到EtherCAT从设备的整体结构，标准以太帧的数据传到从设备上，物理层获取数据，通过RJ45到PHY经Port到达EtherCAT Proccessing Unit(处理单元)，到这里就进入了数据链路层，通过FMMU做数据映射取到属于自己的数据，如果是邮箱类型数据就放到DPRAM的邮箱缓冲区通过SM0/SM1通道来与上层交互，如果是缓冲类型数据就放到对应的过程数据缓冲区通过SM2/SM3通道与上层进行交互；同时在ESC（ethercat从设备控制器）中还包含功能寄存器，它可以通过前面所说的EEPROM信息（ESI）来配置ESC的各项参数和功能属性；通过PDI（过程数据接口）将缓冲区的数据传到MCU（应用层），由于我们所用的协议是COE（canopen over ethercat），所以邮箱数据会以SDO（服务数据对象）形式呈现，而过程数据会以PDO（过程数据对象）的形式通过后面要说明的对象字典的映射来与更高一层的控制协议（如Cia402）进行数据交互。

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